塑料成型的工艺特性

复习：1.塑料与树脂的关系。2.塑料的成分。3.塑料按物理化学性质可分的种类。4.热塑性塑料和热固性塑料的主要区别。5.温度与塑料变形。第三讲塑料成型的工艺特性能力目标：•能从各种塑料的不同工艺特性方面考虑学会选择塑料。知识目标：•掌握塑料成型的工艺特性（二）塑料受热时的物理状态•1、聚合物的分子结构•(1)树脂与塑料•(2)高分子与低分子•(3)聚合物的分子结构•如果聚合物的分子链呈不规则的线状(或者团状)，聚合物是一根根的分子链组成的，则称为线型聚合物，如图2-1a所示。如果在大分子的链之间还有一些短链把它们相互交联起来，成为立体结构，则称为体型聚合物，如图2-1c所示。此外，还有一些聚合物的大分子主链上带有一些或长或短的小支链，整个分子链呈枝状(见图2-1b)，称为带有支链的线型聚合物。（二）塑料受热时的物理状态图2-1聚合物分子链结构示意图a)线型b)带有支链线型c)体型（二）塑料受热时的物理状态•2.聚合物的聚集态结构及其性能。结晶型聚合物由“晶区”(分子作有规则紧密排列的区域)和“非晶区”(分子处于无序状态的区域)所组成，如图2-2所示。图2-2结晶型聚合物结构示意图1-晶区2-非晶区（二）塑料受热时的物理状态•3、聚合物的热力学性能与加工工艺性•(1)聚合物的热力学性能。图2-3中曲线1为线型无定形聚合物受恒应力作用时变形程度与温度的关系曲线，也叫热力学曲线。图2-3聚合物的热力学曲线（二）塑料受热时的物理状态•(2)聚合物的加工工艺性•Tf与Td一样都是聚合物材料进行成型加工的重要参考温度。不同状态下塑料的物理性能与加工工艺性见表2-1。状态玻璃态高谈态粘流态温度Tg以下Tg～TfTf～Td分子状态分子纠缠为无规则线团或卷曲状分子链展开，链段运动高分子链运动，彼此滑移工艺状态坚硬的固态高弹性固态，橡胶状塑性状态或高粘滞状态加工可能性可作为结构材料进行锉、锯、钻、车、冼等机械加工弯曲、吹塑、引伸、真空成型、冲压等，成型后会产生较大的内应力可注射、挤出、压延、模压等，成型后应力小表2-1热塑性塑料在不同状态下的物理、工艺性能讨论：•在塑料成型过程中是否真正做到“一模一样”？塑料成型的工艺性能：塑料在成形过程中表现出来的特有性质。热塑性塑料收缩性流动性相容性吸湿性热敏性热固性塑料收缩性流动性比容和压缩比硬化速度水分及挥发物含量（三）热塑性塑料的工艺性能：1、收缩性——塑件从模具中取出冷却到室温后，尺寸或体积收缩的特性称为收缩性成型收缩的大小可用收缩率来表示：式中Ss——实际收缩率Sj——计算收缩率a——模具或塑件在成型温度时的尺寸b——塑件在室温时的尺寸c——模具在室温时的尺寸%100%100bbcSbbaSjs热塑性塑料的工艺性能：成型收缩的形式1）塑件的尺寸收缩：由于热胀冷缩和塑件脱模时弹性恢复、塑性变形等原因，导致塑件脱模冷却到室温后其尺寸缩小。2）收缩的方向性：塑料在成型时由于分子的取向作用使塑件呈现各向异性，沿料流方向（即平行方向）收缩大，强度高，与料流垂直方向则收缩小，强度低。热塑性塑料的工艺性能：3）后收缩：塑件成型时，由于受成型压力、切应力、各向异性、密度不均、填料分布不均、模温不一致、硬化不均和塑性变形等因素的影响，塑件内存在残余应力。当脱模后，由于应力趋向平衡及储存条件的影响，使塑件再次收缩，这种收缩称为后收缩。一般塑件在脱模后10h内变化最大，24h后基本定型，但最后稳定要经过30～60天。通常热塑性塑料的后收缩比热固性塑料大，挤塑和注射的后收缩比压缩成型大。（三）热塑性塑料的工艺性能：4）后处理收缩：在某些情况下，塑件按其性能和工艺要求，成型后要进行热处理，处理后也会导致塑件尺寸收缩，这种收缩叫后处理收缩。在模具设计时，对高精度塑件则应考虑后收缩及后处理收缩的偏差并予以补偿。（三）热塑性塑料的工艺性能：•影响收缩的基本因素：⑴塑料品种⑵塑件特性⑶进料口的形式、尺寸、分布⑷成型条件（三）热塑性塑料的工艺性能：•2.流动性塑料在一定温度与压力下填充型腔的能力称为流动性。流动性好、流动性中等、流动性差分子量小，分子量分布宽，分子结构规整性差，熔融指数高、螺流动长度长、表现粘度小，流动比大的塑料流动性就好。常用塑料根据它的流动性可分为三类：（三）热塑性塑料的工艺性能：2.流动性模具结构——凡促使熔融料降低温度，增加流动性阻力的则流动性就降低。影响流动性的主要因素：温度——料温高则流动性增大，但不同塑料也各有差异。压力——注塑压力增大则熔融料受剪切作用大，流动性也增大。（三）热塑性塑料的工艺性能：热塑性塑料的流动性常用熔融指数（单位g）、螺旋线长度（单位cm）来表示。2.流动性熔融指数用如右图所示的标准装置（熔融指数测定仪）来测定。将被测塑料装入加热料筒中并进行加热，在一定的温度和压力下，测定塑料熔体在10min内从出料孔挤出的重量。（三）热塑性塑料的工艺性能：2.流动性模具结构：凡促使熔融料降低温度，增加流动性阻力的则流动性就降低。影响流动性的主要因素：温度：料温高则流动性增大，但不同塑料也各有差异。压力：注塑压力增大则熔融料受剪切作用大，流动性也增大。塑料的分子结构与成分：具有线型分子结构塑料流动性好。加入填料，降低流动性，加入增塑剂和润滑剂，增加塑料的流动性。（三）热塑性塑料的工艺性能：3）相容性（共混性）：指两种或两种以上不同品种的塑料，在熔融状态下不产生相分离现象的能力。不同塑料的相容性与其分子结构有一定关系，分子结构相似者较易相容；反之较难。通过塑料的这一性质，可得到类似共聚物的综合性能，这是改进塑料性能的重要途径之一。（三）热塑性塑料的工艺性能：4）吸湿性：表明塑料对水分的敏感程度。具有吸湿或粘附水分倾向的塑料：PA、PC、PSU、ABS等；既不吸湿也不易粘附水分的塑料，如PE、PP、POM等。凡是具有吸湿或粘附水分倾向的塑料，如成型前水分未去除，则在成型过程中由于水分在成型设备的高温料筒中变为气体并促使塑料发生水解，成型后塑料出现气泡、银丝等缺陷。因此，对吸湿性和粘附水分倾向大的塑料，在成型之前应进行干燥，使水分控制在0.5～0.2%以下注意（三）热塑性塑料的工艺性能：•5.热敏性及水敏性水敏性——有的塑料（如聚碳酸酯）即使含有少量水分，在高温、高压下也会发生分解，这种性能称为水敏性。热敏性——对热较为敏感，在高温下受热时间较长或进料口截面过小，剪切作用大时，料温增高易出现变色、降解、分解的倾向。这种性能称为热敏性。（四）热固性塑料的工艺性能：•1.收缩性热固性塑料收缩的表现形式、影响因素和计算方法与热塑性塑料基本相同。热固性塑料流动性通常以拉西格流动性（以毫米计）来表示，数值大则流动性好。2.流动性（四）热固性塑料的工艺性能：测定方法：将一定重量的被侧塑料预压成圆锭，将圆锭放入压模中，在一定的温度和压力下，测定它从模孔中挤出的长度（毛糙部分不计在内），即为拉西格流动值（四）热固性塑料的工艺性能：•2.流动性影响流动性的因素：⑴塑料品种⑵模具结构⑶成型工艺一般树脂分子量小,填料颗粒细且呈球状,水、增塑剂、润滑剂含量高的，流动性大。模具成型表面光滑、型腔形状简单，有利于改善流动性。采用预压锭及先预热，提高成型压力，提高成型温度（在低于塑料硬化温度的条件下）等都能提高塑料的流动性。（四）热固性塑料的工艺性能：•3、比容和压缩率比容＝压缩率＝表示粉状塑料的松散程度，用来确定压缩模加料腔容积的大小。比容和压缩率大，要求加料腔体积增大，同时成形困难。g/cm3它的重量松散塑料的体积1塑件体积塑料粉体积（四）热固性塑料的工艺性能：4、硬化速度硬化是指热固性塑料成形时分子由线形向体型转变，完成交联反应的过程。硬化速度通常以塑料试样硬化每1㎜厚度所需的秒数来表示。影响硬化速度的因素：塑料品种；塑件形状及壁厚；成型温度及是否预热、预压等有密切关系。例如：采用预压、预热、提高成型温度和增长加压时间等措施，都能显著加快硬化速度。硬化速度的调整：压注或注射成形时，应要求在塑化、填充时化学反应慢，硬化慢以保持长时间的流动状态，但当充满型腔后，在高温、高压下应快速硬化。小结：1、热塑性塑料的工艺性能2、热固性塑料的工艺性能作业：P63——（一）5、6